Informe 6 - Potencia y Factor de Potencia

 

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA  

TEOREMA DE THEVENIN EN AC  

NOMBRE: Claudio Porco López   DOCENTE: Ing. Jose Espinoza Orosco MATERIA: Laboratorio Circuitos eléctrico II  

COCHABAMBA – BOLIVIA 2020

 

POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA 1. OBJETIVOS 

Medir experimentalmente la diferencia entre potencia activa, reactiva y aparente, factor de potencia.

2. MARCO TEÓRICO El estudio de la respuesta de un circuito a una excitación dada comprende tres variables: Voltaje, corriente y potencia, en uno o más elementos del circuito. En un circuito excitado por fuentes senoidales, estas tres variables tienen una naturaleza senoidal también. Aunque es importante conocer los valores de estas variables, es más común y de mayor utilidad manejar el valor promedio de la potencia y lo que se conoce como los valores eficaces de voltaje y corriente.

POTENCIA PROMEDIO O ACTIVA (P) Supóngase un circuito excitado por una fuente senoidal de frecuencia angular u y que nos interesa la respuesta en un elemento particular, el voltaje y la corriente en ese elemento estará dado por:

la potencia instantánea está dada por el producto del voltaje por la corriente, esto es:

la potencia promedio se obtiene promediando la potencia instantánea sobre un periodo completo:

Evaluando esta integral, tenemos la potencia promedio para este elemento:

Para el resistor, el ángulo de desfase entre su voltaje y su corriente es cero, por lo que su  potencia promedio promedio será:

 

En el caso de un inductor o un capacitor, ya que los ángulos de desfase entre el voltaje y la corriente valen 90 y -90 respectivamente, la potencia promedio es: PL = PC = 0 Los anteriores resultados eran esperados, pues sabemos que un resistor consume  potencia mientras mientras que un induc inductor tor o un capacito capacitorr no, estos últimos so solo lo almacenan temporalmente la energía y la liberan posteriormente. Las unidades de la potencia activa están en Vatios [W] (del inglés Watts). POTENCIA REACTIVA (Q) La potencia reactiva, la cual no produce un trabajo físico directo en los equipos pero es necesaria para el funcionamiento de elementos tales como motores, transformadores, lámparas fluorescentes, equipos de refrigeración y otros, puede volverse apreciable en una industria, y si no se vigila apropiadamente hace disminuir el factor de potencia, el cual se paraliza. Un alto consumo de energía reactiva puede producirse como consecuencia consecuen cia principalmente de:



Un gran número de motores. Presencia de equipos de refrigeración y aire acondicionado. acondicionado. Una sub-utilización de la capacidad capacidad instalada en equipos electromecánicos, electromecánicos, por



una mala planificación y operación en el sistema eléctrico de la industria. Un mal estado físico de la red eléctrica y de los equipos de la industria.

 

Una carga eléctrica industrial en su naturaleza física es reactiva, pero su componente de reactividad puede ser controlado y compensado compensado,, con amplios beneficios técnicos y económicos. La relación matemática para el cálculo de la potencia reactiva es:

Como se puede demostrar la potencia reactiva en un resistor es cero. Cuando se trate de un capacitor el ángulo de desfase θ = - 90º, como resultado tendremos que la potencia reactiva en un capacitor es negativa. Las unidades de la potencia reactiva están en Volt-Amperes Reactivos [VAR]. Esto es  para diferenciar diferenciar de las unidade unidadess de potencia prom promedio. edio.

POTENCIA APARENTE (S) La potencia aparente es sencillamente definida como el producto del voltaje aplicado a un circuito y la corriente que circula por él. Esta es medida en Voltios-Amperios e incluye cualquier potencia reactiva que puede ser requerida por la carga. Las relaciones matemáticas útiles para el cálculo de la potencia aparente son:

 

Las unidades de la potencia aparente están dadas en Volt-Amperes [VA], nuevamente se utiliza diferente nomenclatura para evitar confusiones con los otros tipos de potencia (activa y reactiva).

LA POTENCIA COMPLEJA Y EL TRIÁNGULO DE POTENCIAS Al igual que los diagramas fasoriales, se pueden graficar las potencias de una carga o  bien de un circuito, circuito, el triángulo de ppotencias otencias es úútil til para la interpretació interpretaciónn y/o resolución de circuitos.

La potencia reactiva (Q) puede ser positiva o negativa, dependiendo del tipo de reactancia que predomine en el circuito. La composición de la potencia aparente S y el ángulo θ nos presenta la potencia compleja, que matemáticamente esta definida por: S = V I* Donde el voltaje V y la corriente I son fasores y el * indica que el fasor corriente debe conjugarse antes de realizar el producto. Otras relaciones útiles para la potencia compleja son:

De manera particular en una impedancia Z se tiene que la potencia compleja es:

FACTOR DE POTENCIA El factor de potencia es el cociente entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente.

El factor de potencia es simplemente el nombre dado a la relación de la potencia activa usada en un circuito, expresada en vatios o kilovatios (KW), a la potencia aparente que se obtiene de las líneas de alimentación, expresada expresada en voltio-amperios o kilovoltioamperios (KVA). Las cargas industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo a causa de la  presencia principalmente principalmente deconsumo equ equipos ipos de refrigerac ión, motores, E Este steelcarácter reactivo obliga que junto al de refrigeración, potencia activa (KW) seetc. sume de una

 

 potencia llamada llamada reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto dete determinan rminan el comportamiento operacional operacional de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las empresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias. El factor de potencia es adimensional y varía entre 0 y 1. Se considera que el factor de  potencia de una una carga reac reactiva tiva capacitiva se encuentra en aadelanto, delanto, en cambio cambio el factor de potencia de una carga inductiva esta en retraso. Esto se determina por el comportamiento del ángulo ángulo . Si el áng ángulo ulo eess ne negativo gativo significa que la corriente corriente esta esta adelantada al voltaje, es decir es una carga capacitiva, por lo tanto el fp esta en adelanto. En cambio, si la corriente esta retrasada respecto al voltaje se trata de una carga inductiva, es decir que el fp esta en retraso.

3. MATERIALES         

Una fuente de voltaje AC. Tres multímetros. Un resistor. Un inductor. Un capacitor. Un vatímetro/vatímetro. Un cosfímetro. Un analizador de Potencia. Siete conectores

4. DIAGRAMAS DE CIRCUITO ARMADOS

 

5. TABLA DE RESULTADOS (VALORES SIMULADOS, CALCULADOS, MEDIDOS) IS=0.191 [A]

VS= 99.996 [V] R=500 Ω

L=0.5 H

C=10 μF

VR =95.504 [V]

VL=30.397 [V]

VC=60.019 [V]

Pot. Activa

18.24 [W]

18.24 [w]

0[W]

0 [W]

Pot. Reactiva

5.66 [VAR]

0 [VAR]

5.8 [VAR]

11.46 [VAR]

Pot. Aparente

19.099 [VA]

18.24 [VA]

5.8 [VA]

11.46 [VA]

Pot. Compleja(calculada ) FP(calculado)

18.24-j5.66 [VA]

18.24+j0 [VA]

0 + j5.8 [VA]

0-j11.46 [VA]

17.875°

0°

90°

-90°

FP (medido)

17.25°

0°

90°

-90°

6. CUESTIONARIO 1. Con los resultados obtenidos en las tablas verificar que la sumatoria de potencias se cumplen: (a) aparentes; Sumatoria:

 

18.24 [W] (b) activas o promedios; (c) reactivas. Justifique si no cumplen. 2. Dibuje el triángulo de potencias para el circuito, utilice los valores obtenidos en las tablas.

QC

|S| QL

QL θ

QC

θ=17.25°

PR 

.3 Compare los datos de factores f actores de potencia registrados en la tabla 6.2. Justifique las diferencias. La variación es muy poca ya que no pudimos hacer el uso del cofimetro para medir el factor de potencia manualmente solo se hiz hizoo el caculo con los valores me medidos didos en el simulador.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACION RECOMENDACIONES ES En conclusión, se cumplió el objetivo en el simulador aunque no pudo medirse el valor de ciertas variables como el factor de potencia a falta de un cofimetro, pero se hizo su respectivo calculo. Como recomendación seria hacer una buena conexión en el vatímetro para medir la  potencia promedio promedio o aparente aparente..